片机的网络化测控终端的设计与实现

1、 第l期季宝杰等:基于双单片机的网络化测控终端的设计与实现图l网络化测控系统Hg.1Network monitoring sy咖m top010盯中主单片机控制无线收发器芯片nRF401和传感器阵列,实现数据的采集和处理,接受上位机发来的组态程序进行现场的控制.从单片机主要是完成申/并行数码的互换,通过向主CPU发出中断,完成数据的内部传送,进而和网络交互数据信息,并通过串口设备完成系统的在线调试.通信单片机将网络数据处理完后,将这些数据存放在双端口RAM中.双端口RAM有2套各自独立的“BUSY”逻辑线,用来解决端口争用问题,主单片机在需要这些数据时,根据同样的地址访问双端口RAM,读出需要

2、的数据信息".围2网络化测控终端结构FIg.2S”u咖心of network remote把m萱nal un“1.2无线数据传输模块主控制模块负责接收来自传感器阵列和无线数据源的现场环境信息,并把来自于网络的控制命令通过串口发往无线信宿,或通过其他I/o口发往部分现场执行设备.其中无线数据采集采用nRF401单片射频收发芯片(图3,芯片内包含有发射功率放大器、低噪声接收放大器、晶体振荡器、锁相环、压控振荡器、混频器等电路.工作频率433 MHz,FsK调制解调,采用晶体振荡和PLL频率合成技术,接收灵敏度为一105dBm,发射功率为10 dBm,待机状态电流消耗仅10斗A.圈3无线收

3、发芯片结构Fig.3st朋ctllre of wimless tran鼬ei"r chipnRF40l有发射和接收2种工作状态,在发射模式中(。EN=1,数字信号通过P89V5lRD2F 的串口经DIN引脚输入,经锁相环(PLL,压控振荡器(Vco完成频率合成后,输出信号送人功率放大器(PA放大后,从天线端输出.其中外接滤波回路为压控振荡器提供反馈电压,用于稳频.在接收模式中,nRF401芯片的ANTl与AN-12输入脚为LNA(低噪音放大器提供RF输入,天线输入信号被低频噪声接收放大器(LNA放大。经由混频器(MIXER变换成中频(IF信号,放大滤波后送入解调器(DEM转换成数字信

4、号,从D0uT引脚输出到单片机的串口.另外PwRuP电源开关控制,与微控制器的P3.2相连:PWRUP=l为工作模式,PWRUP=0为待机模式,待机模式电路进入待机(睡眠状态,工作电流8斗A,在待机(睡眠状态电路不接收和发射数据.nRF40l工作在半双工方式,因此在状态收发切换时要求有严格的时序延迟,数据输出脚必须保持为高3ms才能接收数据:当模块从Rx模式转成Tx模式时,数据输入脚必须保持为高至少I ms才能发送数据.当待机模式转向Rx模式时,PWRuP=1.经过3ms时间,DOuT输出的数据才是有效数据;当待机模式转向TX模式时,需经过2ms时间,系统芯片才能发送数据.1.3网络控制接口模

5、块RTlJ8叭9As网络接口有3种模式:第1种为跳线方式,网卡的I/O和中断由跳线决定;第2种为即插即用方式,由软件进行自动配置;第3种为免眺线方式,网卡的I/0和中断由外接的93c46里的内容决定.网卡采用哪种方式由RTL8019AS的第65脚(JP决定.研究中采用了跳线方式,这样可以不使用93C46,降低了成本也减少了连线(图4. 功能. 基于双单片机的网络化测控终端的设计与实现作者:季宝杰, 刘美琪, 王秀山, 李勉, 李聪, 马斌强, JI Bao-jie, LIU Mei-qi, WANG Xiu-shan, LI Mian, LI Cong, MA Bin-qiang作者单位:季宝

6、杰,王秀山,李勉,李聪,马斌强,JI Bao-jie,WANG Xiu-shan,LI Mian,LI Cong,MA Bin-qiang(河南农业大学,河南,郑州,450002, 刘美琪,LIU Mei-qi(安阳广播电视大学,河南,安阳,455000刊名: 河南农业大学学报英文刊名:JOURNAL OF HENAN AGRICULTURAL UNIVERSITY年,卷(期:2009,43(1被引用次数:0次参考文献(9条2.董军基于嵌入式Internet技术的远程监控系统的研究学位论文 20045.武庆生基于nRF401的短距离无线局域网的研究及其应用设计学位论文 20047.ALLCOC

7、K W.BESTER J.BRESNAHAN J Data management and transfer in high-performance computational grid environments 2001(05相似文献(10条工学院学报(自然科学版2009,25(3设计了无线收发器的软硬件体系结构.无线数据通信中,采用C805lF330单片机通过SPI 接口控制CYRF6936的工作模式和数据包的传输状态,并对数据包的封装格式进行了设计.本无线收发器应用于门禁系统中能够实现一个接收端和多个发送端的通信.2005,""(2从电路设计和软件编程两方面介绍了以无线

8、收发器nRF903为主要部件的无线射频模块在变压器集中在线监控系统中的应用,同时充分利用无线通信的优点,开发了一个性能优异的无线通信局域网.实践证明,本网络能很好地实现主控机与多台单片机之间安全可靠地通信.3.学位论文潘兴明隔爆兼本安电源的智能化铅酸蓄电池管理技术研究2007本文在分析研究了本安电源的功能要求和目前国内外大多数生产阀控式铅酸蓄电池充电器的特点的基础上,设计了一种隔爆兼本安电源智能化蓄电池管理方法。论文从总体上对蓄电池进行了理论研究。在此基础上,设计了铅酸蓄电池充电器以及监测系统。其中充电器是以TI 公司生产的UC3909 为核心,论文中详细论述了充电器的电路设计和参数设计。蓄电

9、池监测系统分为防爆壳外与防爆壳内两部分,通过无线收发器nRF2401 连接,以PIC16F876 单片机为核心,论文给出了硬件电路设计方案和软件流程图。这两部分合起来作为论文研究的内容。根据一种基于家用控制的Ad Hoc网络体系,进行适用于这种体系结构的网络节点的设计。选择低速率、低成本的微控制器和无线收发器作为组成整个节点的硬件基础。为易于路由协议实现和外设的控制,在软件结构上采用轮询加外部中断的方式进行实现,并对原有的路由协议进行了改进。实验结果表明,节点满足此种网络体系的要求。-仪器仪表用户2006,13(3本文介绍了无线收发芯片nRF905的功能,及其与PIC单片机的接口设计.单片机可以很容易地通过SPI接口访问nRF905,功耗低.多频道多频段,可以很方便地实现点对点及点对多点无线通信,可应用于遥感、遥控、无线抄表、工业数据采集及家庭自动化等领域.介绍了无线收发芯片nRF905的功能,及其与51单片机的接口设计.